[實用新型]一種U管梯度蓄熱器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320569677.8
• 申請日: 2013-09-16
• 公開（公告）號: CN203550706U
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱亞農(nóng);顧向明;姚利森;田偉豐;彭才元
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州工電能源科技有限公司
• 主分類號: F28D20/00
• 分類號: F28D20/00
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務(wù)所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種熱交換設(shè)備，尤其涉及一種U管梯度蓄熱器。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的管箱式蓄熱器,就是傳熱介質(zhì)在換熱管內(nèi)通過,蓄熱介質(zhì)放置在箱形的殼體里,而換熱管則穿過蓄熱介質(zhì)分別從箱形殼體兩側(cè)穿出。

管箱式蓄熱器的優(yōu)點：放置平穩(wěn)、支撐結(jié)構(gòu)簡單、容易制造、運輸方便,適用于低溫時直換熱管熱脹冷縮量不大的工況。

管箱式蓄熱器的缺點：①因為換熱管的熱脹冷縮量大于箱體的熱脹冷縮量，故換熱管不能兩端同時與箱體焊接，必須至少一端自由穿過箱體；②換熱管從低于蓄熱介質(zhì)面自由穿過箱體就會導(dǎo)致蓄熱介質(zhì)泄漏，因此換熱管需要向上彎曲從高于蓄熱介質(zhì)面穿過箱體，如果傳熱介質(zhì)是單相(液相或氣相)流體當(dāng)然是可行的，但如果傳熱介質(zhì)是在蓄熱過程中會發(fā)生相變的兩相流體(如水)，液相流體就會滯留在水平段，而氣相流體則滯留在管內(nèi)兩端彎曲段形成氣塞，因此有礙于傳熱介質(zhì)的流動和傳熱；③換熱管自由端向上彎折到高于蓄熱介質(zhì)面自由穿過箱體,單根換熱管為既有橫向段、又有豎向段的立體布置，造成單箱內(nèi)不能多層布管，影響換熱效率，因此導(dǎo)致整個蓄熱裝置的體積和規(guī)模大。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有管箱式蓄熱器的換熱管從箱體兩側(cè)穿出，而換熱管箱體熱脹冷縮量不一致，導(dǎo)致?lián)Q熱管不能兩端同時與箱體焊接，進(jìn)而導(dǎo)致?lián)Q熱管需向上彎曲從高于蓄熱介質(zhì)位置設(shè)置進(jìn)出口，從而帶來換熱管內(nèi)液相滯留、氣塞、換熱效率低等一系列的問題，提供一種采用U形管從單側(cè)進(jìn)出箱體的U管梯度蓄熱器。

本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種U管梯度蓄熱器，包括蓄熱介質(zhì)容器和穿過蓄熱介質(zhì)容器的換熱管，換熱管內(nèi)流通換熱介質(zhì)，所述蓄熱介質(zhì)容器為一側(cè)設(shè)有管板、其余各側(cè)封閉的密閉殼體，換熱管為U形管，彎折部分位于蓄熱介質(zhì)容器內(nèi)，換熱管兩端均從管板處穿出并與管板焊接密封固定。換熱管在蓄熱介質(zhì)容器中U形轉(zhuǎn)折，將換熱管進(jìn)出蓄熱介質(zhì)容器的兩端同時焊接密封固定在同一側(cè)的管板上，換熱管位于蓄熱介質(zhì)容器內(nèi)的部分可以在蓄熱介質(zhì)容器中具有伸縮自由度，滿足換熱管熱脹冷縮的需求，與背景技術(shù)所述的管箱式蓄熱器相比，換熱管進(jìn)出蓄熱介質(zhì)容器的進(jìn)出口從兩側(cè)變?yōu)閱蝹?cè)，回避了蓄熱介質(zhì)容器和換熱管熱脹冷縮不一致的問題，因此，換熱管道可以呈水平設(shè)置，避免了換熱管道中換熱介質(zhì)汽液相變導(dǎo)致的液相滯留、氣塞等不利情況。同時，由于每個換熱管只占據(jù)一個水平面，蓄熱介質(zhì)容器中可以在從上到下不同的水平面設(shè)置多層的換熱管，提高換熱效率，降低蓄熱裝置整體的體積和規(guī)模。

作為優(yōu)選，所述換熱管兩端為與管板焊接的換熱總管，中部為設(shè)置在蓄熱介質(zhì)容器內(nèi)的多根U形換熱支管，一根換熱總管對應(yīng)多根換熱支管，換熱總管與對應(yīng)的多根換熱支管通過聯(lián)箱轉(zhuǎn)換對接。換熱管的U形段位于換熱支管伸入蓄熱介質(zhì)容器的最深處。換熱總管連接聯(lián)箱，經(jīng)聯(lián)箱穩(wěn)流和分流后連接多個換熱支管，多根換熱支管設(shè)置增大換熱面積，提高換熱效率。

作為優(yōu)選，同一個換熱管的換熱支管排列在同一水平面上，從外到內(nèi)排列的換熱支管的彎折半徑逐漸減小。保證每根換熱支管中換熱介質(zhì)的流動。

作為優(yōu)選，所述蓄熱介質(zhì)容器內(nèi)從上到下排列有多根相互獨立、互不連通的換熱管。換熱管和蓄熱介質(zhì)容器端面的管板密封焊接，使換熱管穿出蓄熱介質(zhì)容器處即使位于蓄熱介質(zhì)液面下也不會滲漏，使每根換熱管可以設(shè)置為只占據(jù)一個水平面的水平管，蓄熱介質(zhì)容器在不同水平面設(shè)置多條換熱管，形成立體的換熱支管管束，換熱效率高。蓄熱介質(zhì)容器中換熱管分多根，每根換熱管都是包括有換熱主管、聯(lián)箱、換熱支管的水平管，換熱管內(nèi)流通換熱介質(zhì)，且各換熱管之間并不連通，這樣就能避免氣液分層這種會極大影響蓄熱器溫度梯度建立的情況發(fā)生。與傳統(tǒng)換熱器相比，本裝置的聯(lián)箱也在蓄熱介質(zhì)容器內(nèi)，穿過管板的僅為換熱總管而不是數(shù)量更多的換熱支管，減少了需要焊接密封的穿越點。

作為優(yōu)選，聯(lián)箱的高度大于換熱總管及換熱支管的高度，上下相鄰的換熱管的聯(lián)箱沿?fù)Q熱管輸送方向相互錯開。聯(lián)箱相互錯開后，可以在豎直方向上形成一定的交疊，使換熱管道排布更緊密。

作為優(yōu)選，所述蓄熱介質(zhì)容器內(nèi)還設(shè)有若干支撐換熱支管的支撐板，支撐板外緣與蓄熱介質(zhì)容器內(nèi)表面適配，支撐板上設(shè)有多行管孔，每一行的各管孔位于同一水平高度，各換熱支管從支撐板上對應(yīng)的管孔穿過。換熱支管管徑小，長度大，設(shè)置支撐板對換熱支管進(jìn)行支撐，避免換熱支管變形，蓄熱介質(zhì)容器中每隔一段設(shè)置一個支撐板，根據(jù)換熱支管長度選擇支撐板的數(shù)量。

作為優(yōu)選，支撐板上的管孔對稱設(shè)置，U形換熱支管的兩個直行部分管路對稱架設(shè)在支撐板對稱設(shè)置的兩側(cè)管孔中。